Hur man förbättrar konsistensen hos litiumbatterier
Nya energifordon blir mer och mer populära. När litiumbatterier används som strömkälla för elfordon, på grund av kraven på hög effekt och stor kapacitet, kan enstaka litiumjonbatterier inte uppfylla kraven, så litiumjonbatterier måste anslutas i serie och parallellt. Används i kombination.
Inkonsekvensen mellan de enskilda cellerna orsakar emellertid ofta problem såsom överdriven kapacitetsminskning och kort livslängd för batteripaketet under cykeln. Att välja batterier med så konsekvent prestanda som möjligt för gruppering är av stor betydelse för främjandet och tillämpningen av litiumjonbatterier i kraftbatterier. Gör nu en enkel analys från flera aspekter:
1 Inkonsekvensanalys
1.1 Definition av inkonsekvens Inkonsekvensen hos ett litiumjonbatteri avser en viss skillnad i parametrar som spänning, kapacitet, intern resistans, livslängd, temperaturpåverkan och självurladdningshastighet efter de enskilda cellerna med samma specifikation och modellform ett batteripaket. Efter att det enda batteriet har tillverkats finns det en viss skillnad i själva initialprestandan. Med användning av batterier fortsätter dessa prestandaskillnader att ackumuleras. Samtidigt, eftersom användningsmiljön för varje enskilt batteri i batteripaketet inte är exakt densamma, gör det också att inkonsekvensen hos det enda batteriet gradvis förstoras, vilket påskyndar försämringen av batteriets prestanda och till slut orsakar batteripaketet misslyckas i förtid. 1.2 Prestanda av inkonsekvens Inkonsekvensen hos litiumjonbatterier manifesteras huvudsakligen i två aspekter: skillnaden i battericellsprestandaparametrar (batterikapacitet, internt motstånd och självurladdningshastighet, etc.) och skillnaden i batteriets laddningstillstånd (SOC) ). Dai Haifeng et al. fann att fördelningen av skillnaden i kapacitet mellan battericeller ligger nära Weir-fördelningen, och spridningen av inre resistans är mer signifikant än kapacitetens, och den interna resistansen för samma batch batterier uppfyller i allmänhet lagen om normalfördelning , självurladdning Hastigheten uppvisar också en ungefär normalfördelning. SOC karakteriserar batteriets laddningstillstånd, vilket är förhållandet mellan batteriets återstående kapacitet och den nominella kapaciteten. Jie Jing et al. tror att på grund av batteriets inkonsekvens är batteriets kapacitetsavklingningshastighet olika, vilket resulterar i en skillnad i den maximala användbara kapaciteten mellan batterierna. SOC-ändringshastigheten för ett batteri med liten kapacitet är snabbare än för ett batteri med stor kapacitet, och brytspänningen nås snabbare under laddning och urladdning.
1.3 Orsaker till inkonsekvens Det finns många orsaker till inkonsekvensen hos litiumjonbatterier, främst i tillverkningsprocessen och användningsprocessen. Varje aspekt av tillverkningsprocessen, såsom slurryns enhetlighet under satsningen, kontrollen av yttätheten och ytspänningen under beläggning, etc., kommer att orsaka skillnaden i prestanda hos den enstaka cellen. Luo Yu et al. studerade effekten av litiumjonbatteriproduktion och tillverkningsprocesser på batterikonsistens, och fokuserade på effekten av vattenbaserat bindemedelssystem litiumjonbatteriproduktionsprocess på batteriets konsistens. Under användningen av batteriet tror Xie Jiao och andra att anslutningsmetoden, strukturella delar/enheter, driftsförhållanden och miljö alla kommer att påverka batteripaketets konsistens. Eftersom energin som förbrukas av varje anslutningspunkt är inkonsekvent, är prestanda och åldringshastighet för varje komponent eller struktur också inkonsekvent, så påverkan på batteriet är också inkonsekvent. Dessutom, på grund av den olika placeringen av varje enskild cell i batteriet, olika temperatur och olika prestandaförsämring, kommer dessa att förstärka inkonsekvensen hos den enskilda cellen.
2 sätt att förbättra batterikonsistensen
2.1 Kontroll av produktionsprocessen Kontrollen av produktionsprocessen sker huvudsakligen utifrån två aspekter: råvaror och produktionsprocesser. När det gäller råvaror, försök att välja samma sats av råmaterial för att säkerställa konsistensen av partikelstorleken och prestandan för råvarorna. I produktionsprocessen måste hela produktionsprocessen kontrolleras strikt, till exempel att se till att slurryn är jämnt omrörd och inte placerad under lång tid, kontrollera hastigheten på beläggningsmaskinen för att säkerställa beläggningens tjocklek och enhetlighet, utseende av stolpstycket, och vägningen och klassificeringen. , Kontrollera injektionsvolymen, bildning, volymseparation, lagringsförhållanden, etc. Luo Yu har bestämt nyckelprocesserna som har en betydande inverkan på konsistensen hos litiumjonbatterier genom forskning om beredningstekniken för litiumjonbatterier, inklusive batchning blandning, beläggning, valsning, lindning/laminering, vätskeinsprutning och formning. Fördjupad forskning och analys av sambandet mellan de viktigaste processparametrarna och batteriprestanda görs också.
2.2 Kontroll av konfigurationsprocessen
Kontrollen av monteringsprocessen avser främst sortering av batterier. Batteripaketet använder batterier med enhetliga specifikationer och modeller, och batteriernas spänning, kapacitet, inre resistans etc. måste mätas för att säkerställa konsistensen av batteriernas initiala prestanda. Genom forskning har Xu Haitao et al. fann att när batteripaketet är monterat är spänningsskillnaden mellan de enskilda cellerna en viktig faktor som påverkar konsistensen av de enskilda cellerna i slutet av batteripaketets laddning och urladdning. Skillnaden i den interna resistansen hos de enskilda cellerna gör att batteripaketet laddas. Under urladdningsprocessen är spänningsplattformen för varje enskilt batteri helt olika. Wang Linxia och andra analyserade inkonsekvensen av enstaka celler i litiumjonserieparallella batteripaket och analyserade de huvudsakliga påverkande faktorerna i parallella batteripaket. Graden av påverkan av batteripaketet ger den nödvändiga basen för det sammansatta batteripaketet. Chen Ping et al. studerade urladdningshastighetens inverkan på batterikonfigurationens konsistens och fann att med ökningen av urladdningshastigheten har inkonsekvensen hos batteriet förstärkts, vilket uppnår effekten av att eliminera dåliga batterier.
2.3 Användnings- och underhållsprocesskontroll för att övervaka batteriet i realtid. Batteriets konsistens avskärmas när batteriet sätts ihop, vilket kan säkerställa batteriets konsistens i det inledande användningsskedet. Batteriet övervakas i realtid under användning, och konsistensproblem under användning kan observeras i realtid. Men när konsistensen är dålig kommer övervakningskretsen att stänga av laddnings- och urladdningskretsen och prestandan kommer att minska. En balans mellan de två måste hittas. Det extrema parameterbatteriet kan också justeras eller bytas ut i tid genom realtidsövervakning för att säkerställa att inkonsekvensen i batteripaketet inte kommer att expandera över tiden. Inför ett balanserat ledningssystem. Anta lämplig utjämningsstrategi och utjämningskrets för att intelligent hantera batteriet. De nuvarande gemensamma balanseringsstrategierna inkluderar balanseringsstrategin baserad på extern spänning, balanseringsstrategin baserad på SOC och balanseringsstrategin baserad på kapacitet. Utjämningskretsen kan delas in i passiv utjämning och aktiv utjämning enligt energiförbrukningen. Bland dem kan aktiv utjämning realisera förlustfritt energiflöde mellan batterier, vilket är ett hett forskningsämne hemma och utomlands. Vanligt använda metoder för aktiv balansering inkluderar batteribypassmetod, switchad kondensatormetod, switchad induktansmetod och DC/DC-omvandlingsmetod.
Termisk hantering av batteriet. Förutom att hålla batteripaketets driftstemperatur inom det optimala intervallet, bör termisk hantering av batteriet också försöka säkerställa överensstämmelsen i temperaturförhållandena mellan batterierna, för att effektivt säkerställa enhetligheten i prestanda mellan batterierna. Använd rimliga kontrollstrategier. När uteffekten tillåter, försök att minska djupet på batteriurladdningen och samtidigt undvika överladdning av batteriet, vilket kan förlänga batteripaketets livslängd. Stärk underhållet av batteripaket. Utför underhållsladdning med låg ström på batteripaketet med jämna mellanrum och var uppmärksam på rengöringen.
3 Monteringsmetod för litiumjonbatteri
3.1 Spänningsmatchningsmetod Spänningsmatchningsmetoden kan delas in i statisk spänningsmatchningsmetod och dynamisk spänningsmatchningsmetod. Den statiska spänningsmatchningsmetoden kallas också för no-load matching-metoden. Den bär ingen last och tar bara hänsyn till själva batteriet. Den mäter självurladdningshastigheten för det fulladdade tillståndet för det valda enstaka batteriet efter tiotals dagars stående och de olika lagringsperioderna i fulladdat tillstånd. Den öppna kretsspänningen för det interna batteriet, denna metod är den enklaste operationen, men den är inte korrekt. Den dynamiska spänningsmatchningsmetoden undersöker spänningssituationen med belastning, men den tar inte hänsyn till faktorer som belastningsförändringar, så den är inte korrekt.
3.2 Den statiska kapacitetsmatchningsmetoden laddar och laddar ur batteriet under de inställda förhållandena, beräknar kapaciteten från urladdningsströmmen och urladdningstiden och matchar batteriet efter kapaciteten. Denna metod är enkel och lätt att implementera, men den kan bara återspegla att batteriet har samma kapacitet under vissa förhållanden, och kan inte förklara batteriets fullständiga arbetsegenskaper och har vissa begränsningar.
3.3 Den interna resistansmatchningsmetoden tar huvudsakligen hänsyn till det interna resistansen hos det enda batteriet. Denna metod kan uppnå snabb mätning, men eftersom batteriets inre motstånd kommer att förändras med urladdningsprocessen är det svårt att exakt bestämma det inre motståndet.
3.4 Multiparametermatchningsmetoden tar samtidigt hänsyn till kapaciteten, internt motstånd, spänning, självurladdningshastighet och andra externa förhållanden för att heltäckande utvärdera batteriet och kan sortera ut batteripaketet med bättre konsistens. Utgångspunkten för denna metod är dock att sorteringen med en enda parameter måste vara exakt och tidskrävande.
3.5 Metod för dynamisk karakteristisk gruppering Den dynamiska karakteristiska grupperingsmetoden använder laddnings- och urladdningskarakteristikkurvan för batteriet för att sortera batterierna för gruppering. Laddnings-urladdningskurvan kan återspegla de flesta av batteriets egenskaper, och användningen av dynamiska egenskaper matchande metod kan säkerställa konsekvensen av olika prestandaindikatorer för batteriet. Det finns många data i den dynamiska egenskapsmatchningsmetoden, som vanligtvis realiseras genom samarbete med datorprogram. Dessutom minskar denna metod batteripaketets utnyttjandegrad, vilket inte är gynnsamt för att minska batterisammansättningskostnaden. Bestämningen av standardkurvan eller referenskurvan är också en svår punkt i dess implementering. 4. Slutsats
Orsaken till batteriets inkonsekvens är främst i tillverkningen och användningen av batteriet.
Åtgärderna för att förbättra batterikonsistensen omfattar huvudsakligen följande tre aspekter:
1. Strikt kontrollera produktionsprocessen från två aspekter av råvaror och produktionsteknik;
2. Använd en mer vetenskaplig sorteringsmetod och försök att välja batterier med samma initiala prestanda för gruppering;
3. I processen med batterianvändning och underhåll, övervaka batteriet i realtid, inför ett balanserat hanteringssystem, anta en rimlig kontrollstrategi, utför termisk hantering av batteriet och stärk underhållet av batteripaketet.
